Plasma diagnostics and reactor control systems in future fusion power plants, such as DEMO, will rely on optical windows to monitor key plasma characteristics under intense irradiation conditions. Selecting suitable window and coating materials such as quartz, fused silica, sapphire, HfO2, and MgF2 is therefore critical to ensuring component reliability and safety. This study investigates these candidate materials’ activation calculations in the DEMO environment. Using the MCNP code, neutron spectra have been calculated at window-relevant locations in the outboard equatorial port and upper port limiters, considering both helium-cooled pebble bed and water-cooled lithium lead breeding blankets. Activation analyses have been subsequently performed with the FISPACT-II inventory code to evaluate the activity, decay heat, contact dose rates, and dominant contributing nuclides under the initial DEMO irradiation scenario. The results provide insights into neutron irradiation effects relevant to the activation performance of window materials and coatings, and contribute valuable input to component design and safety evaluations within the EUROfusion Safety & Environment Work Package framework.
将来の核融合発電所（DEMOなど）におけるプラズマ診断および炉制御システムは、強烈な照射条件下で主要なプラズマ特性を監視するために光学窓に依存するであろう。したがって、石英、溶融シリカ、サファイア、HfO2、MgF2などの適切な窓およびコーティング材料の選定は、構成部品の信頼性と安全性を確保するために極めて重要である。本研究では、DEMO環境におけるこれらの候補材料の放射化計算を調査する。MCNPコードを用いて、ヘリウム冷却ペブルベッド増殖ブランケットと水冷却リチウム鉛増殖ブランケットの両方を考慮し、外側赤道ポートおよび上部ポートリミッターの窓関連位置における中性子スペクトルを計算した。その後、FISPACT-IIインベントリコードを用いて放射化解析を実施し、初期DEMO照射シナリオの下での放射能、崩壊熱、接触線量率、および主要な寄与核種を評価した。結果は、窓材料およびコーティングの放射化性能に関連する中性子照射効果への洞察を提供し、EUROfusion Safety & Environment Work Packageフレームワーク内での構成部品設計および安全評価への貴重な入力に貢献する。